Question

8．某兴趣小组用合金铝、铁、铜的废弃合金为原料制取硝酸铜晶体和氢氧化铝，并测定硝酸铜晶体的结晶水含量和氢氧化铝的纯度，设计的主要流程如下：

已知：Fe²⁺沉淀的pH范围为7.0～9.0；Fe³⁺沉淀的pH范围为1.9～3.2；Cu²⁺沉淀的pH范围为4.7～6.7．
（1）写出合金中加入NaOH溶液后所发生的离子反应方程式2Al+2OH^-+2H₂O→2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）写出滤液B中通入过量C0₂的化学方程式NaAlO₂+CO₂+2H₂O→Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
（3）加入Z的作用是调节溶液的pH，除去溶液中的Fe³⁺，pH范围应为3.2≤pH＜4.7；下列可作为试剂z的是c．（填序号）
a．铜粉b．氨水    c．氧化铜d．硫酸铜
（4）某同学为了测定硝酸铜晶体的结晶水含量，完成操作步骤冷却 恒重操作：称量样品、加热、称量CuO质量、计算．
（5）滤渣C的质量是10g，煅烧后得到固体D6.90g，则滤渣C中氢氧化铝的质量分数为89.56%．（保留两位小数）
（6）按该流程的操作步骤，氢氧化铝质量分数的测定结果偏高，可能的原因是滤渣C没有洗涤，混有NaHCO₃，煅烧后失重偏大；滤渣C洗涤后未烘干或烘干不达标，混有微量水，煅烧后失重偏大．（写一条即可）

Answer 1

分析 含有铝、铁、铜的废弃合金加入过量氢氧化钠溶液过滤得到滤渣B为Cu、Fe，滤液为NaAlO₂溶液，通入过量的二氧化碳生成氢氧化铝和碳酸氢钠溶液；滤渣中加入X生成Y和溶液A，Y通入氧气反应生成X，判断X为HNO₃，Y为NO气体，溶液A为Fe（NO₃）₃，Cu（NO₃）₂，加入Z调节溶液PH使铁离子沉淀得到滤渣E为Fe（OH）₃，滤液通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硝酸铜晶体；
（1）合金中只有铝与加入NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；
（2）滤液B为NaAlO₂溶液，通入过量C0₂生成氢氧化铝和碳酸氢钠；
（3）铁离子完全沉淀，而铜离子不能沉淀，所以PH控制在3.2≤pH＜4.7，除杂不能引入新的杂质；
（4）为了测定硝酸铜晶体的结晶水含量，获得硝酸铜晶体后要结过冷却、恒重操作再进行称量样品、加热、称量CuO质量、计算；
（5）根据差量计量氢氧化铝的质量，然后根据质量分数为：$\frac{氢氧化铝的质量}{滤渣的总质量}$×100%计算；
（6）可能是碳酸氢钠的溶解度小而析出到滤渣中，或者烘干不到位的因素造成．

解答 解：（1）合金中只有铝与加入NaOH溶液反应，所以离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O→2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O→2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）滤液B为NaAlO₂溶液，通入过量C0₂生成氢氧化铝和碳酸氢钠，反应的离子方程式为NaAlO₂+CO₂+2H₂O→Al（OH）₃↓+NaHCO₃，
故答案为：NaAlO₂+CO₂+2H₂O→Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
（3）铁离子完全沉淀，而铜离子不能沉淀，所以PH控制在3.2≤pH＜4.7，除杂不能引入新的杂质，加入铜粉将铁离子还原成亚铁离子，而氨水引入铵根离子，硝酸铜溶液起不到调节PH的作用，所以只能用氧化铜，
故答案为：3.2≤pH＜4.7；c；
（4）为了测定硝酸铜晶体的结晶水含量，获得硝酸铜晶体后要结过冷却、恒重操作再进行称量样品、加热、称量CuO质量、计算，
故答案为：冷却、恒重操作；
（5）由2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O可知水的质量为：（10.0-6.9）g=3.1g，所以氢氧化铝的质量为：$\frac{78×2}{3×18}$×3.1g=8.96g，所以质量分数为：$\frac{8.96g}{10.0g}$×100%=89.56%，
故答案为：89.56%；
（6）按该流程的操作步骤，氢氧化铝质量分数的测定结果偏高，可能是滤渣C没有洗涤，混有NaHCO₃，滤渣C洗涤后未烘干或烘干不达标，
故答案为：滤渣C没有洗涤，混有NaHCO₃，煅烧后失重偏大；滤渣C洗涤后未烘干或烘干不达标，混有微量水，煅烧后失重偏大．

点评 本题考查了物质分离提纯的方法分析，流程理解应用，掌握基础，实验基本操作是关键，题目难度中等．